沙尘暴(气体-颗粒)两相流及其并行数值模拟

本文利用有限区域中尺度动力模式MM5和沙尘暴传输扩散模式相耦合的基础上,重点讨论在沙尘传输过程中,热漂移应力对沙尘粒子的作用,进行了气体-颗粒流动输送过程的并行数值模拟,计算结果与我国今年3月18日至3月21日发生的强沙尘暴实况资料进行了对比,获得了沙尘迁徙的规律。     

全球变暖对高温破纪录事件规律性的影响

分别采用高斯分布函数和偏态分布函数分析了厦门市1954—2004年51年日观测温度资料中的高温破纪录事件的统计规律,并以此采用蒙特卡罗方法对厦门市未来高温破纪录事件发展趋势进行了模拟.结果显示:厦门近50年来6月的日温度观测资料更符合偏态函数统计规律性; 但理论研究表明偏态函数与高斯函数有着同样的收敛极限,即Gumbel 分布函数. 模拟结果还显示:在全球增暖背景下的基于偏态函数分布的蒙特卡罗模拟能较好地揭示未来厦门市极端事件发生规律, 并对厦门未来的10年6月份日温度概率分布做了预测.全球增暖背景,一方 关键词： 高温破纪录事件 蒙特卡罗模拟 偏态分布函数     

沙尘暴粒子的非球形模型及其对激光的多次散射特性研究

计算沙尘暴对电磁波的衰减特性,以及利用卫星反射率遥感反演沙尘暴的光学厚度时,通常假设沙尘粒子为球形,但实验室和现场测量结果都表明,自然界中的沙尘粒子为非球形,因此利用球形粒子模型模拟沙尘暴对激光的散射和衰减特性将带来较大误差。利用具有一定尺寸分布、形状分布、随机取向的椭球粒子模型模拟自然界中的沙尘粒子,利用T矩阵方法计算了其单次散射特性,并与球形粒子模型进行了比较,结果表明,混合椭球粒子的相函数随角度分布是平滑的、无特征的、且在侧散射方向上是平坦的,这和自然界中的沙尘粒子散射特性非常类似。最后利用累加法计算了沙尘暴对激光的多次散射特性,结果表明,利用任何一种单一形状的粒子模拟沙尘粒子的散射特性都会带来较大的误差。     

爆炸冲击波在仿桥梁结构内传播的数值模拟

桥梁作为交通枢纽中的重要关卡,受到强冲击载荷作用后的毁伤效果一直是国内外关注的热点问题。炸药爆炸是对其进行毁伤的最为有效的手段之一,研究爆炸冲击波在桥梁结构中的传播规律对桥梁结构抗爆设计和爆炸事故救援具有至关重要的作用。为此,搭建了桥梁的局部结构并进行爆炸毁伤实验,为数值模拟研究提供数据参考。采用自主开发的三维爆炸与冲击问题仿真软件EXPLOSION-3D对仿桥梁结构的爆炸冲击波传播问题进行了数值模拟研究。将数值模拟结果与实验结果进行对比,验证了数值算法的有效性;进一步通过对比不同位置处的压力时程曲线来分析爆炸冲击波在仿桥梁结构中的传播规律,并分析了炸药在不同位置处爆炸和不同当量炸药爆炸对桥梁结构毁伤的影响规律。基于数值仿真结果,得到了给定工况下炸药对仿桥梁结构内的人体和车辆的毁伤程度。最后,通过对比分析不同工况的数值模拟结果,从仿真的角度给出了安全预防建议。     

纳米通道滑移流动的分子动力学模拟研究

本文采用非平衡分子动力学方法对平板纳米通道滑移流动进行了非平衡分子动力学模拟,获得了不同壁面势能和不同温度时流体的速度分布及密度分布。研究结果表明滑移速度在很大程度上决定于流体温度和壁面吸引力作用强度的大小。由于不同壁面吸引力时流体的密度分布受温度的影响规律不同,使得不同壁面吸引力时流体的滑移速度受温度影响规律也不一致。而且,流体结构受壁面流速的影响要受到壁面势能的制约。     

近独立子系系统的统计规律(一)——二维系统统计规律的计算机模拟

利用刚球模型,根据力学规律,对二维近独立子系系统粒子的运动进行了计算机模拟;模拟中,在不同时刻对系统中各粒子的能量和速率进行多次测量,并对测量结果进行统计平均,得到了粒子数不同的力学系统中粒子按能量和速率的分布图;根据所得的分布图形曲线,给出了任意数目的粒子系统的统一的分布函数.从而完全证明了少量粒子构成的力学系统,其长时间行为也具有确定的统计规律.     

激光时空分布对钢靶温度场及热软化的影响

 用有限元模型数值模拟了能量和作用时间相同而时空分布不同的连续波激光辐照下，带涂层钢靶的温度场和热软化分布。结果表明，光强空间分布不同时，靶后表面温度分布虽有不同程度的差别，但材料中部的热软化差别很小，仅热软化的范围略有改变；光强时间分布不同时，靶面温升的历史不同，但最终温度和温度分布都趋于一致。模拟分析结果与实验结果一致。     

α-烯烃减阻聚合物隔离包覆中吸附过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,在α-烯烃聚合物颗粒聚氨酯类隔离体包覆机理的基础上,对α-烯烃减阻聚合物隔离包覆过程所涉及的吸附过程进行了研究. 结果表明,不同表面活性剂与同一多元羟基化合物、不同多元羟基化合物与同一表面活性剂相互之间的作用类似,呈现出吸附分布程度不同、与颗粒表面接近程度不一的现象,通过模拟给出了接近程度的顺序;包覆过程中进行的加成聚合反应其控制步骤为吸附传质过程,多元羟基化合物的分布离颗粒表面越近,越利于其与异氰酸酯在表面进行反应,模拟结果给出了表面活性剂和多元羟基化合物的选择配伍关系.     

近独立子系系统的统计规律（一）——二维系统统计规律的计算初席封以

利用刚球模型，根据力学规律，对二维近独立子系系统粒子的运动进行了计算机模拟；模拟中，在不同时刻对系统中各粒子的能量和速率进行多次测量，并对测量结果进行统计平均，得到了粒子数不同的力学系统中粒子按能量和速率的分布图；根据所得的分布图形曲线，给出了任意数目的粒子系统的统一的分布函数．从而完全证明了少量粒子构成的力学系统，其长时间行为也具有确定的统计规律．     

隧道双火源火灾燃烧特性的实验研究

为研究火源间距对隧道内双火源燃烧特性的影响,本文开展小尺寸模型隧道火灾实验,研究不同间距下,空气卷吸与辐射热反馈的竞争关系对火源质量损失规律和顶棚温度变化规律的影响;分析远火源区顶棚温度的分布规律,并采用数值模拟方法进行验证。结果表明:火源间距在10～15 cm之间增大时,空气卷吸作用占主导地位,卷吸受限导致火源质量损失速率下降,顶棚最高温度也因此有所下降;当火源间距大于15 cm时,空气卷吸充足,辐射热反馈发挥主要作用。远火源区顶棚温度分布规律不受间距变化影响,始终满足指数衰减,且与数值模拟结果吻合良好;相较初期发展阶段,不同间距对充分发展阶段的远火源区顶棚温度纵向衰减快慢影响较大。     

液固流化床流动特性的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型,结合k-ε模型模拟液相湍流流动和颗粒动理学方法模拟颗粒流动,考虑流固相间作用曳力和虚拟质量力,建立两相流动模型方程和本构关系。模拟结果表明入口速度和曳力模型对液固流动都有一定的影响。选用不同的曳力模型,对模拟结果中固含率的径向分布影响较大,甚至改变了固含率径向分布趋势,同时分析了虚拟质量力对液体-颗粒流动分布的影响。     

低能束作用下衬底上超薄膜背散射电子发射

应用MonteCarlo方法模拟千电子伏低能束作用下,不同衬底上不同薄膜背散射电子发射.应用Mott散射截面和Joy方法修正的Bethe方程描述和计算低能电子在固体中弹性和非弹性散射,引入边界方程,修正穿越薄膜与衬底界面的电子散射路径.计算分析了薄膜背散射系数η随薄膜厚度D的变化和规律,以及不同情况下ηD线性区范围的分布及其定量结果Dmax.计算了背散射电子角分布和空间密度分布. 关键词： 背散射电子 MonteCarlo方法 超薄膜     

扇形复合装药驱动破片定向飞散的数值模拟

利用LS-DYNA软件对扇形单一装药和复合装药驱动破片的作用过程进行了数值模拟,得到预制破片的初速及分布规律,并对不同起爆方式和复合装药参数的扇形装药结构破片驱动特性进行了计算分析。结果表明:数值模拟计算值与试验结果吻合较好,相对于单一装药结构,复合装药能使破片飞散更为集中,且破片的总动能提高了12%以上;通过改变起爆方式和复合装药参数,破片的综合毁伤效能可进一步增强。     

偏振光的干涉场分布特征数值模拟及实验研究

从偏振光的产生出发,对不同偏振态的偏振光的干涉场分布进行了数值模拟,得出了不同偏振态干涉场的特征分布,并对不同情况进行了实验,分析讨论了实验结果,为偏振光实验的教学和实验结果的分析提供了依据.     

高能电子束韧致辐射特性的理论研究

高能电子束轰击金属靶会产生韧致辐射X射线,为优化韧致辐射X射线品质,需要研究如何获取最佳辐射效率等韧致辐射规律.结合理论分析,并采用MCNP/4C对10,20?MeV电子的韧致辐射规律进行了模拟研究.讨论了不同靶材料产生的韧致辐射效率、角分布、能谱分布、准直锥孔内辐射效率等问题.通过对不同靶材料韧致辐射的模拟研究,给出了不同厚度靶与光子效率、注量分布、出射电子与角分布的关系与规律.由此得到不同靶材料对于10,20?MeV电子在最优韧致辐射效率下的一些边界条件与规律. 关键词： 韧致辐射 最佳效率 角分布 能谱     

超声光栅与平面透射光栅衍射图样的比较研究

分析了超声光栅的形成机理,给出了超声光栅衍射图样光强分布的解析表示,通过理论分析和数值模拟对超声光栅与平面透射光栅的衍射图样进行了比较研究.结果表明其衍射主极大满足类似的光栅方程,但衍射条纹的强度分布不同;都能产生缺级现象,但规律不同;超声光栅是一种动态光栅,各级衍射谱线的频率不同.     

激光-钨靶耦合效应的二维模拟研究

利用二维ESCL-CASTOR磁流体力学三温激光靶程序,对激光-钨靶进行了计算机模拟研究。得到了密度、温度(T_e,T_i,T_R)和速度的空间分布以及随时间的变化规律;特别是得到了临界面的运动规律、辐射谱和X光转换效率等结果,并与实验结果进行了比较。     

会聚光在柱状模拟生物组织中的实验研究

在中空的柱状有机玻璃中充入Intralipid-10%溶液构成单层圆柱模拟样品.在会聚单色光入射Intralipid-10%溶液的情况下,利用特制的光纤探头、锁相放大器、斩波器和微动平台等组成测试装置,测量了柱状Intralipid-10%溶液内后向散射光、能流率的空间分布情况,并对测量结果进行分析.对参量不同的溶液中的光分布进行了比较,得出了柱状溶液中光分布的初步规律.     

低温气液两相流数值计算

低温工质两相流动在很多场合都存在,研究深冷剂在两相流动时参数的分布有着很重要的作用.文中采用一维均相流模型对液氮循环流动过程进行稳态数值模拟,得到了循环流动过程中液氮含汽率、压力和温度沿管程方向的分布情况,并对由于不同回路条件引起的不同结果进行了分析.     

用数值模拟对循环流化床颗粒分离特性的研究

针对循环流化床铁矿粉烧结技术中的关键问题,用离散颗粒数值模拟方法对不同密度床科颗粒在床内的分布进行了数值模拟。数值模拟将气相场和离散颗粒场分别用欧拉方法和拉格朗日方法进行处理,在每一时间步长内对气相场和离散颗粒场的相互作用进行耦合,得出了石英砂和铁矿粉混合床料在循环流化床内的分离规律。数值模拟结果与国外相同研究的实验结果进行了对比,验证结果表明本文所得到的模拟结果具有较高的准确性。